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Regulación de la biosíntesis del almidón en plantas terrestres: perspectivas de modificación
Tofio Adriana
Acta Agronómica , 2006,
Abstract: COMPENDIO En este artículo se revisa el estado del conocimiento sobre el metabolismo del almidón en las plantas superiores y específicamente los mecanis-mos de control y regulación de las rutas de síntesis y degradación. Se considera que para obtener almidones, mediante manipulación genética, es necesario conocer los mecanismos bioquímicos que intervienen en la formación del gránulo de almidón y las enzimas participantes. Se discuten los mecanismos de la regulación hormonal y circadiana de los azúcares y la genética individual de las principales enzimas implicadas. Se revisan en particular los métodos empleados en la caracterización bioquímica y fisico química y el estado del conocimiento actual de la producción de almidones modificados. Palabras claves: metabolismo, almidón, almidón asimilable, amilopectina, amilosa, regulación fisiológica, almidones modificados, hormonas. ABSTRACT Regulation of starch biosynthesis in higher land plants: new avenues for modifying starch. This article reviews current knowledge of starch metabolism in higher plants, and especially the control and regulation of the biosynthetic and degradative pathways. The possibility of designing starches for industrial uses by genetic manipulation requires understanding of the biochemical mechanism of starch granule formation and the control of enzymes and protein complexes. The regulation by hormones, sugars and circadian rhythms is discussed as well as the genetic of key enzymes of this pathway. In particular, the review focuses on the methods for biochemical and physiochemical starch and production of modified starches. Keywords: starch metabolism digestible starch, amylopectin, amylose, modified starches, physiological regulation, hormones.
Validación de TILLING en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada (Manihot esculenta Crantz)
Tofio Adriana
Agronomía Colombiana , 2009,
Abstract: En el marco de la creciente tendencia a la agroindustrialización de la yuca, y dado que las características del almidón definen el potencial industrial de estas raíces, aquellas herramientas moleculares que permitan identificar variantes de interés deben integrarse a programas de mejoramiento genético para seleccionar eficientemente nuevos materiales parentales. En este trabajo se compararon los resultados de la técnica TILLING de genética reversa (modificada en cuanto a la visualización directa de los productos de digestión en gel de agarosa), con el método tradicional que utiliza gel de acrilamida y plataforma Li-Cor. La comparación se llevó a cabo a través de la evaluación de polimorfismo en 10 genes con control metabólico mayor de la ruta del almidón. En 150 líneas endocriadas M2, derivadas de semillas irradiadas, fueron identificadas fenotípicamente como probables mutantes y analizadas por TILLING. Solo 30% de los cebadores utilizados produjo datos de buena calidad pues la mayoría amplificó más de un blanco. Adicionalmente, la detección visual de SNP en agarosa no corresponde con los registros obtenidos a partir del genotipado por Li-Cor, pues con ella no se logró detección de SNP, ni en plantillas de mezclas de ADN, ni en muestras individuales.
Evaluación agronómica y sensorial de fríjol (Phaseolus vulgaris L.) mejorado nutricionalmente en el norte del departamento del Cesar, Colombia
Tofio,Adriana; Tofio,Rodrigo; Cabal,Diana; Melo,Aslenis; Camarillo,William; Pachón,Helena;
Perspectivas en Nutrición Humana , 2011,
Abstract: objective: agronomic and sensory evaluation of nutritionally enhanced beans and a traditional bean was completed to determine the genotype most likely to be adopted. materials and methods: the study was completed in cesar (colombia), and comprised three phases: 1) evaluation of the acceptance of 35 biofortified bean seeds by 331 bean producers and consumers, 2) agronomic and nutritional evaluation of the eight highest rated beans, and 3) sensorial evaluation by 273 persons in comparison with a regional bean. the four genotypes with the best agronomic and nutritional results were evaluated with acceptability tests, and for the best rated, preference tests and triangular discrimination were also applied. results: the most accepted seeds were two each of the following colors: black, cream, red and pink striped. the four best beans with respect to yield, food safety, and iron and zinc contents included a genotype of each color. compared with a local bean, the four had the same acceptability scores for smell, color and taste (p> 0.05), and different scores for texture and consistency (p <0.05), favoring the biofortified beans, and the black line in particular. with the black bean and a local bean, a recipe was prepared. evaluators discriminated between the two beans and there were differences in the acceptability of certain sensory characteristics in favor of the biofortified line. conclusions: biofortified bean genotypes showed better yield, food safety, and iron and zinc content than the local bean. the four best presented some sensorial differences compared to the control, in favor of the biofortified bean, and specifically the black genotype.
POSIBILIDADES DE EXPANSIóN DEL CULTIVO DE YUCA (MANIHOT ESCULENTUM CRANTZ) EN EL CARIBE SECO COLOMBIANO A PARTIR DE INVESTIGACIóN MULTIDISCIPLINARIA
Tofio,Adriana; Ceballos,Hernán; Romero,Hernán M.;
Actualidades Biológicas , 2008,
Abstract: where prolonged drought is a major constraint for the success of food crops such as cereals and cassava (manihot esculenta crantz) produce reasonably well where prolonged drought is a major constraint for their commercial success. in the case of cassava, this is due to its intermediate c3-c4 photosynthesis. cassava has entered the modern market economy and has a growing demand for its use in processed food, animal feeding, ethanol production, starch and its derivates, and for many different industrial applications. a shift from the traditional small-scale plantings for the fresh market to larger-scale plantings for factory sales requires increased yield, quality, and stability of production in drought-prone zones. in latin america, approximately 45% of total cassava area comes from sub-humid zones or with sporadic rainfall. moreover, expansion of this crop tends to occur in marginal lands. although a wide range of genetic variability in most drought tolerant traits exists within cassava germoplasm, a multidisciplinary research could increase the efficiency for the selection of the best progenitors and gene pyramidation to increase preexisting drought tolerant physiological traits in cassava genome. the main goal of this review is to outline potential research on physiology, biotechnology, and breeding and their possibilities to improve traits to drougth tolerance in cassava.
Efecto del estrés abiótico sobre la síntesis y degradación de almidón. Una revisión
Tofio,Adriana; Romero,Hernán Mauricio; Ceballos,Hernán;
Agronomía Colombiana , 2007,
Abstract: in higher plants, starch biosynthesis is highly sensitive to stress acting on the supply of carbohydrates from source organs, sink activity, and the activities of associated enzymes. whole plant measurements in vivo have demonstrated that carbon flow rates are additionally dependent on the properties of sink, as well as those of whole transport system. in this article, some issues of the adjustment of this interaction through the complex of cellular responses to abiotic stress are reviewed. the aspects of pathway of stress signaling and its influence on the genetic program of starch expression are also elucidated. additionally, the pathway, by which a plant senses and responds to environmental cues and endogenous signals through changes in carbon partitioning and increases in soluble sugar cell concentration, and other adaptive physiological strategies are considered.
POSIBILIDADES DE EXPANSIóN DEL CULTIVO DE YUCA (MANIHOT ESCULENTUM CRANTZ) EN EL CARIBE SECO COLOMBIANO A PARTIR DE INVESTIGACIóN MULTIDISCIPLINARIA POSSIBILITIES OF CASSAVA (MANIHOT ESCULENTUM CRANTZ) EXPANSION IN COLOMBIAN CARIBBEAN COAST DROUGHT ZONES BY MULTIDISCIPLINARY RESEARCH
Adriana Tofio,Hernán Ceballos,Hernán M. Romero
Actualidades Biológicas , 2008,
Abstract: En áreas donde la sequía es prolongada y el mayor limitante para el éxito de los cultivos alimenticios como los cereales, la yuca (Manihot esculenta Crantz) se produce razonablemente bien por su fotosíntesis intermedia C3-C4. La yuca ha entrado en la economía de mercado moderno y es creciente su demanda en la utilización en alimentos procesados, alimentación animal, bioetanol, almidón y sus derivados y para muchas otras aplicaciones industriales. Un cambio a partir de las plantaciones tradicionales a peque a escala para el mercado fresco, hacia plantaciones a gran escala para el abastecimiento de los centros de procesamiento, requiere incremento del rendimiento, calidad y estabilidad productiva. En Latinoamérica, aproximadamente el 45% del área total de cultivo de yuca proviene de zonas con estrés hídrico o con lluvias esporádicas. Adicionalmente, el potencial de expansión futuro del cultivo está ubicado en zonas marginales. A pesar que existe un amplio rango de variabilidad genética en la mayoría de los caracteres de tolerancia a la sequía en el germoplasma de yuca, la investigación multidisciplinaria, podría incrementar la eficacia en la selección de los mejores parentales y la piramidación de genes que potencialicen las características fisiológicas de tolerancia a la sequía preexistentes en el genoma de la yuca. El objetivo de esta revisión es delinear las posibilidades de la investigación integrada de la fisiología, biotecnología y mejoramiento para potencializar las características de tolerancia a sequía en yuca. Where prolonged drought is a major constraint for the success of food crops such as cereals and cassava (Manihot esculenta Crantz) produce reasonably well where prolonged drought is a major constraint for their commercial success. In the case of cassava, this is due to its intermediate C3-C4 photosynthesis. Cassava has entered the modern market economy and has a growing demand for its use in processed food, animal feeding, ethanol production, starch and its derivates, and for many different industrial applications. A shift from the traditional small-scale plantings for the fresh market to larger-scale plantings for factory sales requires increased yield, quality, and stability of production in drought-prone zones. In Latin America, approximately 45% of total cassava area comes from sub-humid zones or with sporadic rainfall. Moreover, expansion of this crop tends to occur in marginal lands. Although a wide range of genetic variability in most drought tolerant traits exists within cassava germoplasm, a multidisciplinary research could increa
Evidencia fenotípica y bioquímica de introgresión mesoamericana en
Tofio Adriana,Ocampo Cesar Humberto,Toro Orlando
Agronomía Colombiana , 2003,
Abstract: A fin de establecer posibles relaciones entre las variaciones morfológicas y el tipo de faseolina (proteína de almacenamiento) con los centros de domesticación y origen de Phaseolus vulgaris con características de habichuela, se estudiaron 116 accesiones conservadas en el Banco de Germoplasma de la URG-CIAT: 26 de los genotipos eran comerciales, 5 líneas endocriadas y 85 variedades tradicionales. Para caracterizar las vainas y las semillas de las plantas cultivadas en una sola localidad, y en un único ciclo de desarrollo del cultivo, se utilizaron 18 descriptores morfológicos. Como resultado del análisis de las proteínas de semilla mediante SDS-PAGE se establecieron 7 tipos diferentes de faseolinas agrupadas como andinas (T, C y H) y mesoamericanas [S, Sb, H(S+1) y CH)]. La mayor diversidad de faseolinas se encontró en las habichuelas procedentes de Europa. La faseolina S se encontró en 62 genotipos, 47 de los cuales son variedades tradicionales (39% del total). Este resultado difiere de los encontrados por otros investigadores en cuanto a la contribución del germoplasma mesoamericano al acervo genético de la habichuela. En todos los genotipos, excepto en aquellos que contenían faseolina S, se encontró correlación entre el tipo de faseolina, el tipo de vaina y la semilla. Los 22 genotipos con faseolina S se pueden clasificar en dos grupos: (1) los que exhiben fenotipos mesoamericanos; y (2) los que exhiben tama os y colores de tipo andino
Efecto del estrés abiótico sobre la síntesis y degradación de almidón. Una revisión
Tofio Adriana,Romero Hernán Mauricio,Ceballos Hernán
Agronomía Colombiana , 2007,
Abstract: En las plantas superiores la biosíntesis del almidón es sensible al efecto de condiciones ambientales adversas, las cuales actúan sobre el suministro de carbohidratos desde los órganos fuente, la actividad de los vertederos y de las enzimas biosintéticas asociadas. Mediciones de la planta entera in vivo han demostrado que la tasa de flujo de carbono depende además de las propiedades del vertedero y de las características del sistema de transporte. En este documento también se revisan los aspectos del ajuste de esta interacción por el complejo de respuestas celulares inducidas por los estreses abióticos. Además de la problemática de la ruta de se alización del estrés, se elucida su influencia sobre la expresión genética del metabolismo del almidón. Por otro lado, se considera la manera como la planta percibe y responde a las se ales ambientales a través de modificaciones en la partición del carbono, mediante el incremento de los niveles de los azúcares solubles y otras estrategias fisiológicas de aclimatación al estrés abiótico.
Validación de TILLING en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada (Manihot esculenta Crantz)
Tofio,Adriana; Cabal,Diana; Ceballos,Hernán; Pérez,Juan Carlos; Romero,Hernán Mauricio;
Agronomía Colombiana , 2009,
Abstract: in the context set by the continuously growing agroindustrialization of cassava, and given that starch traits define tuber industrial potential, molecular tools that allow identifying variants of interest should be integrated into breeding programs for efficient selection of parental materials. the present research study compared the tilling reverse genetics technique (modified by directly visualizing cleaved products in agarose gel) to the traditional acrylamide gel and li-cor platform method. both techniques were applied to polymorphism evaluation in 10 genes with major control of the starch metabolic route. a group of 150 m2 inbred lines derived from irradiated germplasm were phenotypically identified as probable mutants and analyzed by tilling. only 30% of the primers used produced good quality data, for most of them amplified more than one target. additionally, visual detection of snps in agarose was not achieved in mixtures of dna templates nor in individual samples, so the results cannot be said to correspond with those obtained by li-cor genotyping.
Estudio de la variabilidad genética en habichuela Phaseolus vulgaris L., mediante descriptores morfológicos y bioquímicos
Tofio A P,Gutierrez J. A.,Ocampo C.,García V. H.
Acta Agronómica , 2004,
Abstract: Se cuantificó la variabilidad genética de una muestra de 116 accesiones de habichuela P. vulgaris, cultivadas en centros primarios y secundarios de domesticación. Se evaluaron 18 descriptores morfo-agronómicos asociados con características de la planta, vaina y semilla. Mediante el análisis de las faseolinas utilizando SDS-PAGE se encontraron patrones de bandas de origen andino (T, C y H1) y mesoamericano [S, Sb, CH y H(S+I)]. También se evaluaron ocho sistemas isoenzimáticos polimórficos. En el germoplasma de habichuela hay importante contribución del acervo mesoamericano y las accesiones en algunos centros secundarios de domesticación tuvieron origen y procesos de dispersión diferentes de los del fríjol común en tales zonas. La mayor variabilidad morfológica y el mayor número de accesiones con características deseables para el mercado fresco se encontró en el grupo mesoamericano. Se detectó mayor número de genotipos híbridos entre acervos cuando se utilizaron simultáneamente los tres descriptores, lo cual indica una estructura genética compleja que podría deberse al efecto de los factores ambientales propios de la zona templada sobre sus patrones reproductivos. La diversidad total medida con los tres descriptores fue similar a la registrada en fríjol común. Sin embargo, la estructura poblacional encontrada por otros autores en el fríjol común es diferente de la observada en este estudio. Palabras claves: Variabilidad, descriptores morfológicos, isoenzimas, proteínas de semilla, acervos genéticos. ABSTRACT Genetic variability of 116 accesions of Phaseolus vulgaris showing snap beans characteristics coming from primary and secondary centers of domestication, were studied using eighteen morphological descriptors to characterize pods and seeds, SDS-PAGE analysis of seed phaseolins and eight isozyme systems. Higher morphological diversity and best pod marketing characteristics were found at Andean accessions. After SDS-PAGE analysis Andean (T, C, and H) and Mesoamerican [S, Sb, CH and H(S+1)] types of phaseolin were detected in the sample, suggesting a higher contribution of the Mesoamerican gene pool to the genotype of snap beans. Also it was observed that, at the same zones of collection in some secondary centers, snap beans were originated and dispersed differently as compared to dry beans. A higher number of hybrid genotypes were detected among genetic pools when the three markers were used. Results seems to indicate that snap beans developed under environmental effects of the temperate zones, have a more complex genetic structure and higher rates of a
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